[发明专利]基于功率预测与最大俘获宽度比跟踪的波浪发电方法

说明书

本发明公开了一种基于功率预测与最大俘获宽度比跟踪的波浪发电方法，包括以下步骤：对波浪能发电装置进行数学分析并搭建该装置的仿真模型；通过仿真模型得到该装置输出功率值，引入功率预测算法，得到输出功率预测值；引入最大俘获宽度比跟踪算法，得到俘获宽度比和俘获宽度比预测值；根据俘获宽度比和俘获宽度比预测值，确定MPPT方法的扰动方向和扰动步长，实现对该装置的最大功率点跟踪控制。本发明能够有效解决由于波浪能量输入波动剧烈造成的MPPT方法误判问题；改进后的MPPT方法可以正确地跟踪波浪能发电装置的最大功率点，不再产生误判问题，确保该装置在运行全过程内始终工作于最大功率输出状态。

技术领域

本发明涉及波浪发电方法，更具体的涉及一种基于功率预测与最大俘获宽度比跟踪的波浪发电方法。

背景技术

波浪能发电是一种新能源发电形式，波浪能功率密度大、可预测性好，发展潜力良好，如何实现波浪能的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)，是波浪能发电研究的关键技术。然而由于波浪能量输入波动剧烈，造成传统MPPT方法应用于波浪能发电系统存在误判问题，无法时刻正确跟踪系统的最大功率点。

发明内容

为克服由于波浪能量输入波动剧烈造成MPPT方法应用于波浪能发电系统存在误判问题，无法时刻正确跟踪系统最大功率点的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种基于功率预测与最大俘获宽度比跟踪的波浪发电方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明的基于功率预测与最大俘获宽度比跟踪的波浪发电方法，包括以下步骤：

步骤1)对波浪能发电装置进行数学分析并搭建该装置的仿真模型；

步骤2)通过仿真模型得到该装置输出功率值，引入功率预测算法，得到输出功率预测值；

步骤3)引入最大俘获宽度比跟踪算法，得到俘获宽度比和俘获宽度比预测值；

步骤4)根据俘获宽度比和俘获宽度比预测值，确定MPPT方法的扰动方向和扰动步长，实现对该装置的最大功率点跟踪控制。

所述步骤1)包括以下步骤：

步骤1-1)波浪能发电装置大多主动限定了浮体的运动自由度，使得浮体只能在一个自由度上活动，该装置只考虑垂荡自由度的运动，分析浮体在垂荡自由度的受力为：

ma+F_r+F_c+F_b+F_PT0＝F_ex

式中，m为浮体的质量；a为浮体的加速度；F_r为辐射力；F_c为浮体运动过程中所受的粘性阻力，表示为运动速度与阻尼系数的乘积；F_b为浮体所受的净浮力，即浮体所受浮力与重力的合力，是振荡系统的恢复力，与位移成比例；F_PTO为浮体与能量俘获机构的相互作用力；F_ex为激励力；

步骤1-2)将各项分力进行分解，得到规则波浪以及不规则波浪激励下的浮体的受力方程；

步骤1-3)采用浮体垂荡受力与等效力臂的乘积作为所受力矩；

步骤1-4)采用Matlab/Simulink仿真模型进行仿真。

所述步骤2)包括以下步骤：

步骤2-1)根据该装置仿真模型仿真得到输出电压值和输出电流值，两者相乘得到输出功率值；

步骤2-2)采用移动最小二乘法对输出功率值进行预测，选用三次样条权函数作为移动最小二乘法的紧支撑权函数；